大口徑等壁厚彎頭非穩(wěn)態(tài)彎曲成形數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化.pdf

1、彎頭作為管路系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件之一，被廣泛應(yīng)用于化工、石油、天然氣、機械和水電等行業(yè)。隨著工業(yè)的快速發(fā)展和擴張，在實際工程應(yīng)用中，對大口徑厚壁彎頭的需求越來越多。但大口徑厚壁彎頭的加工方法在國內(nèi)尚處于發(fā)展的起步階段，主要依靠引進國外工藝與自行研發(fā)。本文對擠壓彎曲成形和差速擠出成形大口徑厚壁彎頭的方法進行了深入研究，并對成形工藝進行了優(yōu)化改進。
　　 大口徑厚壁彎頭擠壓彎曲成形工藝分為兩個道次——圓形管坯壓扁工序和預(yù)壓件的彎曲工序。

2、根據(jù)兩道次的成形工藝特點，筆者對成形模具及坯料進行了設(shè)計，用PRO/E軟件繪制兩道次的模具模型和管坯模型，然后導(dǎo)入DEFORM-3D軟件中對兩道次的成形過程進行了有限元數(shù)值模擬，得出了不同工藝方案下的成形結(jié)果。在研究初期，在大量模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法對管坯尺寸及工藝參數(shù)進行了初步預(yù)測，并得到了較為滿意的結(jié)果。對變形過程中的管坯進行應(yīng)力、應(yīng)變、壁厚變化、速度場、溫度場、熱應(yīng)力和載荷分析，得到了兩個道次成形特點和影響彎頭

3、成形的主要變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。通過對三組不同壓下量、不同壓扁速度(第一道次)及不同合模速度(第二道次)模擬結(jié)果的對比分析，得出了兩個道次不同速度對管坯成形的影響規(guī)律以及擠壓彎曲成形的最佳工藝方案，并且模擬成形彎頭基本符合生產(chǎn)要求，可為實際生產(chǎn)提供參考。
　　 大口徑厚壁彎頭差速擠出成形工藝是通過管坯的偏心設(shè)計來實現(xiàn)?？谔幑芘鲀?nèi)外弧的差速流動，從而產(chǎn)生彎曲形成彎頭。該工藝為單道次成形，采用帶芯棒的熱擠出成形方法。根據(jù)產(chǎn)品彎頭

4、規(guī)格換算成的速差要求以及差速擠出成形工藝特點，筆者對管坯和成形模具進行了設(shè)計，用PRO/E軟件建立管坯和模具的三維實體模型，用DEFORM-3D軟件對成形過程進行了有限元數(shù)值模擬，并對成形過程及結(jié)果進行了等效應(yīng)力、等效應(yīng)變、速度場以及載荷變化分析，研究了差速擠出大口徑厚壁彎頭的成形特點，發(fā)現(xiàn)成形彎頭截面無扁化，壁厚均勻，達到了誤差要求，殘余應(yīng)力較小。研究表明，通過管坯的偏心設(shè)計可以實現(xiàn)?？谔幑芘鲀?nèi)外弧的差速流動，速度差值可達到預(yù)期設(shè)想，